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1、山西電子技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐2011年第1期文章編號(hào):16744578(2011)01003502基于RFID技術(shù)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)謝超,萬(wàn)泉全(重慶中宇工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司,重慶400067)摘要:在分析研究ETC的組成、工作原理和工作流程的基礎(chǔ)上,完成ETC總體框架設(shè)計(jì);在基于射頻識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)硬件系統(tǒng)中核心部件電子標(biāo)簽與讀寫器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)與分析;然后對(duì)ETC軟件進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì),完成系統(tǒng)軟件總體框架的設(shè)計(jì)和分析。最后對(duì)研發(fā)的ETC系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,給出試驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞:不停車收費(fèi)系統(tǒng);射頻識(shí)別技術(shù);智能
2、交通中圖分類號(hào):TN915.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0引言技術(shù),通過(guò)路側(cè)天線與車載射頻標(biāo)簽之間的無(wú)線通信,在不需要司機(jī)停車和其他收費(fèi)人員采取任何操作的情況下,自動(dòng)不停車收費(fèi)系統(tǒng)是一種能實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)的全天候智完成收費(fèi)處理全過(guò)程。能型分布式計(jì)算機(jī)控制、處理系統(tǒng),是電子技術(shù)、通信和計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感技術(shù)、交通工程和系統(tǒng)工程的綜合產(chǎn)[1]物。不停車收費(fèi)的關(guān)鍵是利用車載智能識(shí)別卡與收費(fèi)站車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的無(wú)線電收發(fā)器之間,通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、獲取車輛的類型和所屬用戶等相關(guān)數(shù)據(jù),并由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制指揮車輛通行,其費(fèi)用通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),從用戶
3、所在數(shù)據(jù)庫(kù)中專用賬號(hào)自動(dòng)繳納。圖2ETC車道自動(dòng)收費(fèi)框圖當(dāng)車輛通過(guò)擁有不停車收費(fèi)系統(tǒng)(ElectronicTollCollec2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)tion,ETC)的收費(fèi)站時(shí),ETC系統(tǒng)自動(dòng)完成所過(guò)車輛的登記、在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該先確定ETC系統(tǒng)中射頻識(shí)別的工作建檔、收費(fèi)的整個(gè)過(guò)程。在不停車的情況下收集、傳遞、處理[4][1]頻率。5.8GHz的工作頻率是目前的主流頻率,很有可能該汽車的各種信息。圖1為不停車收費(fèi)系統(tǒng)的工作示意成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)頻率。然而由于現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上還沒(méi)有成型圖。的5.8GHz射頻模塊,故本文的射頻識(shí)別系統(tǒng)擬選用915MHz
4、的射頻模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,系統(tǒng)的總體框圖如圖3所示。圖1不停車收費(fèi)系統(tǒng)工作示意圖1ETC自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)方案圖3識(shí)別系統(tǒng)總體框圖封閉式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下ETC系統(tǒng)按車型和行駛里程收費(fèi),其基本工作原理:電子標(biāo)簽進(jìn)入微波通信區(qū)域后,安裝收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)入高速公路的每一輛車的車型進(jìn)行識(shí)別并判在路側(cè)的標(biāo)簽讀寫器通過(guò)天線向外發(fā)射信號(hào),電子標(biāo)簽被輻射出的信號(hào)激活從而進(jìn)入工作狀態(tài),根據(jù)接受到的命令向讀斷類型,確認(rèn)其進(jìn)出口地址,按征收費(fèi)率計(jì)算費(fèi)額并完成收費(fèi)[3]。從ETC的工作流程分析可知一個(gè)較為完整的ETC車寫器回送相應(yīng)的相應(yīng)數(shù)據(jù)。通過(guò)電子標(biāo)簽將與該車輛對(duì)應(yīng)道所
5、需的各個(gè)組成部分,由此可設(shè)計(jì)如圖2所示的ETC車的ID號(hào)碼發(fā)射給讀寫器,用于ETC收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行身份辨析。道自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)框圖。下位機(jī)有MSP430+ARM組成,通過(guò)與上網(wǎng)機(jī)連接,把數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī),這樣就進(jìn)行整個(gè)2.1電子標(biāo)簽的設(shè)計(jì)ETC系統(tǒng)分布式網(wǎng)絡(luò)化布局,ARM系統(tǒng)主要完成控制,由于目前我國(guó)車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中通常使用的是兩片MSP430單片機(jī)則主要負(fù)責(zé)車輛繳費(fèi)信息的顯示,采用RFID式電子標(biāo)簽加雙界面CPU卡的方式,因此讀寫器還可以接收稿日期:2010-12-06作者簡(jiǎn)介:謝超(1963),男,四川成都人,工程師,從事高
6、速公路機(jī)電系統(tǒng)監(jiān)理、咨詢工作。36山西電子技術(shù)2011年收一些其他信息,讀寫器讀取信息并解碼后,送至后臺(tái)計(jì)算理,同時(shí)要對(duì)系統(tǒng)中的中斷快速響應(yīng)。系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間是系機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理,標(biāo)簽讀寫器也將根據(jù)控制系統(tǒng)的統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)最重點(diǎn)考慮的因素,微處理器的速度影響系統(tǒng)反饋信息更新電子標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)的信息,完成全部工作過(guò)程。的響應(yīng)時(shí)間。本文所設(shè)計(jì)的ETC射頻識(shí)別系統(tǒng)選用有源的被動(dòng)式讀寫型并具有防碰撞功能的雙片式組合型電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽安裝在車輛儀表臺(tái)上或擋風(fēng)玻璃上,在交通流量大且易產(chǎn)生交通堵塞的收費(fèi)站點(diǎn)按需設(shè)
7、置若干條ETC收費(fèi)通道,駕駛員只需將雙界面IC卡插入雙片式ETC電子標(biāo)簽內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)不停車自動(dòng)收費(fèi),這樣就可大幅提高收費(fèi)站的通行能力,最大限度地緩解交通壓力;在交通流量小的收費(fèi)站口,只設(shè)置IC卡收費(fèi)車道即人工半自動(dòng)停車收費(fèi),駕駛員要從雙片式ETC電子標(biāo)簽中撥出雙界面IC卡在刷卡器上進(jìn)行刷卡交費(fèi),短暫停車后再通過(guò)收費(fèi)站。2.2雙冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)考慮到ETC系統(tǒng)常年在室外惡劣環(huán)境下工作,會(huì)受到各圖4ETC一次交易流程圖種天氣和污染的影響,所以本ETC系統(tǒng)中對(duì)其核心控件采取由于本文中的ETC系統(tǒng)較為復(fù)雜,各種響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)嵌入式系統(tǒng)和單片機(jī)的冗
8、余控制,以保證系統(tǒng)的正常工作。有所不同,想要在一定時(shí)間內(nèi)做出快速響應(yīng),就必須設(shè)計(jì)一嵌入式系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性,功能強(qiáng)大,有利于產(chǎn)個(gè)復(fù)雜的、完善的軟件結(jié)構(gòu),本文研究設(shè)計(jì)中使用了函數(shù)隊(duì)品的更新?lián)Q代。而MSP4
